不同抗震设防标准下多层钢框架结构抗倒塌能力的研究

为了评估多层钢框架在不同抗震设防标准下的抗倒塌能力,按我国现行规范设计了5个多层钢框架结构,采用美国ATC委员会提出的CMR分析方法对钢框架结构倒塌储备能力进行分析,得出了钢框架算例的相应倒塌储备系数和倒塌概率曲线。分析了不同抗震设防标准多层钢框架IDA计算的结果,评价了不同抗震设防烈度多层钢框架的抗倒塌能力和抗倒塌安全储备,讨论了不同抗震设防标准多层钢框架的倒塌概率,并且提出了抗震设防标准的有关建议。     

多层钢框架倒塌储备能力的分析

为了评估钢框架结构的倒塌储备能力,按我国现行规范设计了4个钢框架算例,采用美国ATC委员会提出的CMR分析方法对钢框架结构倒塌储备能力进行了分析,得出其相应的倒塌储备系数和倒塌概率曲线。分析结果表明,平面、立面布置相同的多层钢框架,层数较多者其倒塌储备能力较层数少者弱;按8度(0.2g)抗震设防要求设计的多层钢框架在遭遇特大地震时倒塌储备能力不足。     

多层抗弯钢框架的结构影响系数

结构的地震作用取值与结构的延性和超强有关,结构的延性和超强可用结构影响系数来反映。我国现行抗震设计规范对不同材料的所有结构体系采用单一的结构影响系数,不尽合理。文章针对三个不同的抗弯钢框架,采用Pushover分析方法,得出了多层抗弯钢框架的结构影响系数,可供工程设计人员参考。     

基于不同超强和延性下钢框架的抗倒塌储备系数

历次震害表明,建筑物在地震作用下的倒塌是造成地震灾害的主要原因,如何合理提高建筑物的抗倒塌能力是目前迫切需要解决的问题,也是对结构进行抗地震倒塌设计的基础。采用抗倒塌储备系数(CMR)方法,对钢框架的整体抗倒塌能力进行分析,通过结构的抗倒塌储备系数来衡量结构的抗倒塌能力。通过提高结构的延性和超强来提高结构的抗倒塌能力,考虑了梁对柱的约束程度、柱轴压比对结构抗倒塌能力的影响。     

钢结构的地震反应修正系数

现代结构抗震设计利用结构的延性和超强,并引入地震反应修正系数对设防地震下的单质点弹性反应谱进行折减,得出结构的设计地震作用后按弹性设计结构。结构地震反应修正系数的取值是否合理关系到结构抗震设计的安全与经济,采用Pushover推覆、改进的能力谱法计算了按我国规范设计的12个抗弯钢框架、15个V型偏心支撑钢框架的地震反应修正系数、延性折减系数、超强系数,并与国内现行抗震规范隐含的地震反应修正系数进行了对比。     

半刚接钢框架内填实体RC墙结构的地震易损性能评估

为评估半刚接钢框架内填实体RC墙结构(PSRCW)的地震易损性能及倒塌储备能力,考虑层数和抗震设防烈度影响合理设计了4个PSRCW结构基准算例,采用Latin超立方抽样方法考虑型钢、混凝土、钢筋等材料力学性能及内填RC墙体厚度几何尺寸的随机性,拓展为4组共计160个PSRCW算例.通过合理选取40条汶川地区实测地震记录,与每组40个PSRCW结构样本随机组合,构成了4组40个地震-结构样本对,通过弹塑性时程分析方法确定了PSRCW结构在“弹性极限”“完全运行”“运行”“生命安全”“接近倒塌”“倒塌”性态下的地震易损性曲线,并进行了抗震性能评估,量化了PSRCW结构的倒塌储备能力.分析结果表明：PSRCW结构的倒塌安全储备系数在3.0～4.3之间,具有良好的抗地震倒塌能力.     

基于CMR方法的钢框架二次设计研究

采用美国ATC委员会提出的CMR分析方法对大量钢框架模型的抗倒塌储备能力进行分析,通过比较发现梁柱线刚度比和压弯构件的设计应力比是影响钢框架抗倒塌储备系数CMR最主要的两个因素。并对这些模型进行pushover分析,发现合理的梁柱线刚度比能很好地改善结构的超强和延性,而柱强度应力比只对超强影响显著;总结了钢框架二次设计的过程,并通过实例来验证了此方法的可行性。     

多层抗弯钢框架的结构影响系数

结构影响系数取值与结构的延性和超强有关。我国现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对不同的结构体系采用单一的结构影响系数,不尽合理。本文采用时程分析的方法,对按该规范设计的6个不同层数的抗弯钢框架进行分析,得出了相应的结构影响系数,为相应规范的修订提供参考。     

偏心支撑钢框架抗地震倒塌富余度研究

按我国规范设计了有代表性的8、9度抗震设防的偏心支撑钢框架共计24个,采用增量动力分析）倒塌分析方法,以倒塌富余度为衡量指标,按照FEMA P695评估体系对该结构体系的抗地震倒塌安全性进行了研究。结果表明：K形、V形偏心支撑钢框架满足FEMA P695对倒塌富余度的要求,拥有必要的抗地震倒塌能力;结构倒塌富余度随结构层数（高度）增加而减小,高度越大的结构抗地震倒塌性能越差,遭遇强烈地震时倒塌概率越大;在遭受各自对应的罕遇地震时,8度设防区的结构比9度设防区的结构拥有更大的倒塌富余度,倒塌风险更低; V形偏心支撑钢框架比K形偏心支撑钢框架拥有更大的倒塌富余度。     

X型中心支撑钢框架的结构影响系数

不同结构体系的设计地震作用与结构影响系数有关。结构影响系数的取值与结构延性、强度储备有关。基于《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),设计了三个X型中心支撑钢框架,采用Pushover方法,得出了其结构影响系数。仅就上面的算例而言,抗震设计规范对X型中心支撑钢框架水平地震作用的取值偏大。     

典型钢框架结构节点的动态力学性能与延性分析

采用ABAQUS有限元软件分析了典型钢框架节点(狗骨式节点、端板螺栓连接节点和T型钢连接节点)抗倒塌性能,通过改变冲击荷载大小得到节点的荷载-位移曲线关系,从而得到节点的动态力学性能。分析结果表明,对于不同类型节点,在冲击荷载作用下均未形成悬索机构,且翼缘削弱部分和螺栓连接是梁柱子结构中的薄弱环节。提出了采用节点延性系数评估连续倒塌过程中节点延性的方法,定义不同类型节点结构动力荷载下的极限转动能力θmax与结构开始形成悬链线效应所达到的转角(θc)比值为节点延性系数。当节点延性系数大于1.0时,表示该节点结构能够形成悬链线效应,进入悬索作用阶段;延性系数越大,结构的安全储备越大。节点延性系数可以用于结构抗连续倒塌设计,评估结构是否考虑悬链线效应,以便对结构进行经济、合理的设计。     

钢筋混凝土框架结构连续倒塌的竖向非线性动力分析

结构的连续倒塌分析(PCA)是结构抗连续倒塌能力定量评定和抗连续倒塌设计的基础,已成为当前国内外土木工程界的热点研究领域。本文基于备用荷载路径原理,采用考虑构件失效时长的竖向非线性动力分析方法,对钢筋混凝土平面框架结构进行了竖向连续倒塌分析,根据损伤结构的反应判断剩余结构能否抵抗连续倒塌,分析中考虑了将同一轴线不同楼层的框架柱逐根移除和将同一轴线所有楼层的框架柱同时移除这两种情况对结构倒塌失效模式的影响,探讨了失效时长对结构动力响应的影响,发现构件失效时长对剩余结构的响应有重大影响。研究表明,竖向非线性动力分析方法是结构抗连续倒塌设计与抗连续倒塌能力分析的一种有效方法。     

地震作用下钢框架混凝土核心筒组合结构体系的抗震性能

钢框架-混凝土核心筒组合结构体系是外框架采用钢结构,内筒采用混凝土剪力墙结构,形成钢框架-混凝土内筒体系。采用ANSYS有限元软件对25层钢框架-混凝土核心筒组合结构体系进行地震作用下的地震响应分析和稳定性分析,得到数据结果表明,该结构体系抗震性能比纯钢框架架结构的抗震性能更加优越。     

轻钢结构柱爆炸荷载应变率效应影响因素分析

以中国现行轻钢结构设计手册为基础,选取其中一个型号的轻型钢结构柱为研究对象,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立爆炸荷载作用下的有限元数值分析模型,并进行应变率响应数值模拟分析。文章分析了不同工况对轻钢结构柱应变率响应的影响,结果表明,影响轻钢结构柱应变率的主要因素是比例距离和失效应变,而柱高、支座形式等因素对应变率的影响不明显;在设计计算中,将爆炸荷载产生的应变率考虑为常数,将动力强化系数考虑到材料性能中,再将动力反应分析的准静态方法是可行的。文章的研究成果可以为结构的优化设计、防护措施提供重要理论依据。     

不同配筋率钢筋混凝土柱应变率效应

混凝土是一种率敏感性材料,正确把握应变率效应对钢筋混凝土构件在强震等动力荷载下力学性能的影响,对结构抗震和抗风设计至关重要。采用CEB规范建议的考虑混凝土应变率效应的动力本构关系,运用纤维模型对钢筋混凝土柱在不同加载速率下的动力性能进行了数值模拟。对4个钢筋混凝土柱构件的快速加载试验的试验结果与模拟结果进行比较,结果表明所建立的纤维单元模型能够较好预测混凝土柱恢复力特性,验证了基于动力本构的纤维单元模型的有效性。基于此模型,研究了不同纵向配筋率和体积配箍率对钢筋混凝土柱动力性能的影响,结果表明纵向配筋率和体积配箍率对动力性能的影响呈现出不同的特征。     

单跨框架结构抗震加固与改造

介绍了单跨框架结构抗震加固的主要方法,并以上海某中学单跨教学楼为例,重点探讨了增设抗震墙加固法的具体加固措施,采用PKPM系列软件对所选加固方案进行加固前、后整体结构分析对比。     

双向单排配筋T形剪力墙抗震性能试验研究

为了研究多层建筑结构中的双向单排配筋T形剪力墙的力学特性与抗震能力,设计了2个1/2缩尺的双向单排配筋混凝土T形剪力墙模型,分别沿腹板方向和翼缘方向,对其进行了低周反复荷载试验研究,分析了其承载能力、延性性能、刚度退化过程、滞回包络特性、耗能特点和破坏全过程特征。研究表明:在双向单排配筋T形剪力墙的配筋率相等情况下,该剪力墙沿腹板方向的抗震性能优于沿翼缘方向的抗震性能,这种剪力墙节点可以满足多层剪力墙住宅结构抗震要求。     

橡胶集料塑性混凝土的抗压强度特性

采用橡胶集料等质量取代砂的方法,通过均匀试验设计,研究了多种因素影响下的橡胶集料塑性混凝土的抗压强度特性。对试验结果进行二次响应曲面回归分析,得出橡胶集料塑性混凝土抗压强度及弹性模量的回归方程;通过对几种橡胶集料塑性混凝土抗压强度尺寸效应试验结果的分析,探讨了橡胶集料塑性混凝土在自然养护条件下抗压强度的尺寸效应规律。结果表明:橡胶集料掺量、水泥掺量、减水剂掺量及水胶比与橡胶集料塑性混凝土强度及弹性模量之间存在明显的回归关系,且橡胶集料掺量与强度及弹性模量之间是负相关关系;得到了自然养护条件下橡胶集料塑性混凝土立方体边长与强度换算系数及标准棱柱体与标准立方体抗压强度的换算系数。     

灰色均值量化关联度

该文灰色关联分析作为一种有效的模式识别方法应用广泛。相对关联度模型在灰色关联分析中占有重要地位,但是其计算存在一定的缺陷,即容易受奇异值的影响,进而影响关联度的整体性,而且相对关联度模型中的分辨系数的取值没有确定的方法,通常依赖于经验,这将导致关联度值不具有唯一性。该文采用对序列差进行均值计算的方法来降低奇异值的影响,并分析了分辨系数在关联度计算中的作用,并给出了分辨系数取值的具体量化方法。通过实列分析,该方法有效的增大了关联度分布区间,提高了关联度分辨力,使关联分析更符合实际。     

一种自偏置预失真线性功率放大器

该文提出了一种用中芯国际0.18μm工艺设计的自偏置预失真AB类功率放大电路电路结构。电路采用两级共源共栅结构,在共栅MOS管上采用自偏置电路,在第二级电路中采用预失真电路。该次设计采用Agilent的ADS软件对电路进行模拟,在2.4GHz频率下,1dB压缩点的输出功率为22.5dBm,此时的PAE是25.1%。